NO343955B1

NO343955B1 - Power and signal distribution system

Info

Publication number: NO343955B1
Application number: NO20092916A
Authority: NO
Inventors: Klaus Biester; Norbert Lenz; Peter Kunow; Steffen Gebauer; Martin Trog; Wolker Zabe
Original assignee: Onesubsea Ip Uk Ltd
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2009-09-01
Publication date: 2019-07-29
Also published as: US8552884B2; US20120299742A1; US8264370B2; US20100289668A1; EP2160845B1; EP2627012A1; BRPI0721632A2; EP2627012B1; EP2160845A1; WO2008145160A1; NO20092916L

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår et kraft- og signaldistribusjonssystem som omfatter et flertall omformere og styreenheter som er spesielt anordnet i områder som er vanskelige å komme til, f.eks. på havbunnen. Minst én styreenhet er forbundet til minst én omformerenhet for overføring av kraft og data/signaler. Omformerenheten er forbundet til en fjern overvåknings- og tilførselsanordning via minst én kabelforbindelse. Hver av styrenhetene har tilordnet dertil på stedet minst ett ventiltre/brønnhode for råoljen eller naturgass med tilsvarende anordninger. Slike anordninger er f.eks. sluseventiler, reduksjonsventiler, aktuatorer eller lignende. The present invention relates to a power and signal distribution system comprising a plurality of converters and control units which are specially arranged in areas which are difficult to reach, e.g. on the seabed. At least one control unit is connected to at least one converter unit for the transmission of power and data/signals. The converter unit is connected to a remote monitoring and supply device via at least one cable connection. Each of the control units has assigned to it on site at least one valve tree/wellhead for the crude oil or natural gas with corresponding devices. Such devices are e.g. sluice valves, reducing valves, actuators or the like.

Den korresponderende overvåknings- og tilførselsanordningen er normalt anordnet på land eller over havnivå. Denne anordningen overfører kraft og signaler eller data via den korresponderende kabelforbindelsen til omformerenheten. Kraften er her tilpasset som en regel, spesielt med hensyn til spenning og kraftforsyning for hver av styreenhetene. En slik omforming inkluderer f.eks. en transformasjon av spenningen til andre verdier og/eller til annen type spenning. The corresponding monitoring and supply device is normally arranged on land or above sea level. This device transmits power and signals or data via the corresponding cable connection to the converter unit. The power is adapted here as a rule, especially with regard to voltage and power supply for each of the control units. Such a transformation includes e.g. a transformation of the voltage to other values and/or to another type of voltage.

Den korresponderende styreenheten er forbundet til omformerenheten også for transmisjon av kraft og data/signaler. Kjente er slike kraft- og signaldistribusjonssystemer fra praksis hvor kun én respektiv styreenhet er anordnet til en omformerenhet og følgelig koplet dertil. The corresponding control unit is connected to the converter unit also for the transmission of power and data/signals. Such power and signal distribution systems are known from practice where only one respective control unit is arranged to a converter unit and consequently connected to it.

På samme måte, kan et ventiltre også mates og overvåkes av den korresponderende styreenheten. In the same way, a valve tree can also be fed and monitored by the corresponding control unit.

Den foreliggende oppfinnelsen forbedrer et slikt kraft- og signaldistribusjonssystem slik at også flere produksjonssteder kan mates over en lang avstand på en enkel konstruksjonsmessig måte og uten noen store modifikasjoner av tidligere brukte enheter. The present invention improves such a power and signal distribution system so that several production sites can also be fed over a long distance in a simple constructional way and without any major modifications of previously used units.

Fordelene er oppnådd av trekkene i patentkrav 1, f.eks. The advantages are achieved by the features in patent claim 1, e.g.

WO 02/098013 omfatter et system for overføring av signaler til eller mellom undervannsinstallasjoner omfattende optiske fibre for overføringen av optiske signaler til og fra en kontrollenhet eller mellom installasjoner. WO 02/098013 comprises a system for the transmission of signals to or between underwater installations comprising optical fibers for the transmission of optical signals to and from a control unit or between installations.

US 2003/0098799 omfatter et trådløst kommunikasjonssystem og -fremgangsmåte, særlig for undervanns- og oljefeltsrelaterte installasjoner. US 2003/0098799 comprises a wireless communication system and method, particularly for underwater and oil field-related installations.

Det beskrives et kraft- og signaldistribusjonssystem omfattende et flertall omformere og styreenheter som er spesielt anordnet i områder som er vanskelige å få tilgang til., f.eks. på havbunnen. Minst én styreenhet kan være forbundet til minst én omformerenhet for overføring av kraft og signaler. Nevnte omformerenhet kan være forbundet til en fjern overvåknings- og forsyningsanordning via minst én kabelforbindelse. Hver styreenhet kan ha tilordnet dertil på stedet minst ett ventiltre for råolje eller naturgass med tilsvarende anordninger, slik som sluseventiler, reduksjonsventiler, aktuatorer, osv. Et flertall styreenheter kan være forbundet til en omformerenhet, hver for å overføre kraft og signaler eller data. Hvilken omformerenhet kan omfatte minst en dataseparasjons-anordning og en spenningsomformer. Omformet spenning fra spenningsomformeren kan være transmittert sammen med data/signaler fra omformerenheten til hver styreenhet. It describes a power and signal distribution system comprising a plurality of converters and control units which are specially arranged in areas which are difficult to access., e.g. on the seabed. At least one control unit can be connected to at least one converter unit for the transmission of power and signals. Said converter unit can be connected to a remote monitoring and supply device via at least one cable connection. Each control unit may have assigned to it on site at least one valve tree for crude oil or natural gas with corresponding devices, such as gate valves, reducing valves, actuators, etc. A plurality of control units may be connected to a converter unit, each to transmit power and signals or data. Which converter unit may comprise at least a data separation device and a voltage converter. Transformed voltage from the voltage converter can be transmitted together with data/signals from the converter unit to each control unit.

Det beskrives et flertall styreenheter forbundet til en omformerenhet hver for overføring av kraft og data/signaler. På samme måte kan flere produksjonsapparater også mates og kontrolleres gjennom kun én omformerenhet via de tilsvarende styreenhetene. A plurality of control units connected to a converter unit each for the transmission of power and data/signals are described. In the same way, several production devices can also be fed and controlled through just one converter unit via the corresponding control units.

Den tilsvarende omformerenheten omfatter minst én dataseparasjonsanordning ved hvilken dataene mottatt via kabelforbindelsen kan separeres fra kraften forsynt til de respektive styreenhetene. På samme tid, omformes spenningen av spenningsomformeren til omformerenheten og den omformede spenningen transmitteres deretter til hver av styreenhetene sammen med data/signalene tilordnet til hver styreenhet. The corresponding converter unit comprises at least one data separation device by which the data received via the cable connection can be separated from the power supplied to the respective control units. At the same time, the voltage is reformed by the voltage converter of the converter unit and the reformed voltage is then transmitted to each of the control units together with the data/signals assigned to each control unit.

Dette reduserer betraktelig hele installasjonsinnsatsen, og tilpasningen til allerede kjente styre- og omformerenheter er relativt lett for tilkopling av et flertall styreenheter med kun én omformerenhet. This considerably reduces the entire installation effort, and the adaptation to already known control and converter units is relatively easy for the connection of a majority of control units with only one converter unit.

I en første fordelaktig sammenstilling, kan styreenhetene være forbundet den ene etter den andre relativt til omformerenheten for forsyningen av kraft og via en databussforbindelse for kommunikasjon. De tilsvarende forbindelsesanordningene er her koplet i sløyfe gjennom fra én styreenhet til den annen i det minste opp til den siste styreenheten i nevnte kjede. In a first advantageous arrangement, the control units can be connected one after the other relative to the converter unit for the supply of power and via a data bus connection for communication. The corresponding connection devices are here connected in a loop through from one control unit to the other at least up to the last control unit in said chain.

Det er her mulig at, både i kabelforbindelsen til omformerenheten og i forbindelsene fra nevnte enhet til de individuelle styreenhetene, er kraftforsyning og databussforbindelse integrert i én kabel. It is possible here that, both in the cable connection to the converter unit and in the connections from said unit to the individual control units, power supply and data bus connection are integrated in one cable.

Spesielt, hver styreenhet er adresserbar via den tilsvarende databussforbindelsen, og gruppevis adressering er også gjort enklere hvis f.eks. like data eller signaler er overført til gruppen av styreenheter. In particular, each control unit is addressable via the corresponding data bus connection, and group addressing is also made easier if e.g. similar data or signals are transmitted to the group of control units.

For å være i stand til å adresse styreenhetene individuelt, omfatter de tilsvarende adresser. Disse adressene kan fastlegges på forhånd eller også distribuere dynamisk i systemet. To be able to address the control units individually, they include corresponding addresses. These addresses can be determined in advance or distributed dynamically in the system.

For å være i stand til å brokople en tilsvarende avstand relativt til overvåknings- og tilførselsanordningen, utføres en spenningsforsyning med noen få kV. I denne forbindelse kan spenningsforsyningen f.eks. være opp til 10 kV. Dette tillater lengder av den korresponderende kabelforbindelsen på flere hundre kilometer. In order to be able to bridge a corresponding distance relative to the monitoring and supply device, a voltage supply of a few kV is carried out. In this connection, the voltage supply can e.g. be up to 10 kV. This allows lengths of the corresponding cable connection of several hundred kilometers.

De individuelle styreenhetene og anordningene forbundet til nevnte enheter på de korresponderende produksjonsapparatene krever lave spenninger, og disse produseres av den tilsvarende spenningsomformeren på omformerenheten og er normalt på noen få 100 V og f.eks. spesielt til omkring 300 V. The individual control units and devices connected to said units on the corresponding production apparatus require low voltages, and these are produced by the corresponding voltage converter on the converter unit and are normally a few 100 V and e.g. especially to around 300 V.

Den korresponderende databuss-forbindelsen kan konfigureres på forskjellige måter, en feltbuss, slik som en Can-buss, som er ett eksempel. En slik Can-buss tjener in-line struktur for å mate et flertall av suksessivt anordnede styreenheter. Det maksimale antall deltakere, dvs. antallet av de korresponderende styreenheter, avhenger av den tilsvarende adresserbarheten til feltbussen. I ett eksempel, er f.eks.128 adresser adresserbare ved hjelp av en Can-buss. Omkring 30 til 40 adresser er normalt adressert pr. kontrollenhet, slik at i den tilsvarende linjestrukturen kan minst tre styreenheter opereres. The corresponding data bus connection can be configured in different ways, a fieldbus such as a Can bus being one example. Such a Can-bus serves in-line structure to feed a plurality of successively arranged control units. The maximum number of participants, i.e. the number of the corresponding control units, depends on the corresponding addressability of the fieldbus. In one example, eg 128 addresses are addressable using a Can bus. Around 30 to 40 addresses are normally addressed per control unit, so that in the corresponding line structure at least three control units can be operated.

Avstanden mellom de forskjellige styreenheten kan være på flere kilometer, Den tilsvarende avstanden avhenger av datamengden som skal overføres. Hvis datamengden som skal overføres er noen få k-bits, vil dette f.eks. resultere i avstander på opp til fem eller flere kilometer, mens med større datamengder er mindre avstander mulige. The distance between the different control units can be several kilometres. The corresponding distance depends on the amount of data to be transferred. If the amount of data to be transferred is a few k-bits, this will e.g. result in distances of up to five or more kilometres, while with larger amounts of data smaller distances are possible.

Siden svikt i en korresponderende styreenhet medfører høye kostnader for operatøren av det korresponderende kraft- og signaldistribusjonssystemet, i det minste styreenhetene er redundant anordnet i minst to grupper. Dette kan også være anvendbart på omformerenheten. Since the failure of a corresponding control unit entails high costs for the operator of the corresponding power and signal distribution system, at least the control units are redundantly arranged in at least two groups. This may also be applicable to the converter unit.

Det er her mulig at to grupper med styreenheter hver gang forbindes til en omformerenhet eller også hver gruppe til en omformerenhet, hvori én omformerenhet og én gruppe er aktiv ved en tid. Here, it is possible that two groups of control units are each time connected to a converter unit or each group to a converter unit, in which one converter unit and one group are active at a time.

Spesielt, kan kabelforbindelsen fra overvåknings- og forsyningsanordningen til hver omformerenhet være en koaksialkabel-forbindelse. Dette inkluderer kraftforbindelsen og data/signal-forbindelsen følgelig. In particular, the cable connection from the monitoring and supply device to each converter unit can be a coaxial cable connection. This includes the power connection and the data/signal connection accordingly.

Det er også mulig at de korresponderende styreenhetene ikke er forbundet den ene etter den andre, men at de er forbundet i parallell med den tilsvarende omformerenheten. Kombinasjoner av parallelle og serieoppstillinger er også mulige. It is also possible that the corresponding control units are not connected one after the other, but that they are connected in parallel with the corresponding converter unit. Combinations of parallel and series setups are also possible.

For å være i stand til å distribuere dataene og signalene henholdsvis i en parallell oppstilling av styreenhetene, er det fordelaktig hvis hver omformerenhet omfatter en ruter for distribusjonen av dataene/signalene til de respektive styreenhetene. Forbindelsen mellom omformerenheten og styreenheten kan videre etableres via en tilsvarende databuss-forbindelse, slik som feltbuss eller liknende. In order to be able to distribute the data and signals respectively in a parallel arrangement of the control units, it is advantageous if each converter unit includes a router for the distribution of the data/signals to the respective control units. The connection between the converter unit and the control unit can further be established via a corresponding data bus connection, such as a field bus or similar.

Takket være distribusjonen ved hjelp av ruteren, er et tilsvarende større antall av styreenhetene forbindbare, f.eks.8, 9, 10, eller selv flere. Ruteren kan være konfigurert som et såkalt backbone eller også programvareruter. Thanks to the distribution by means of the router, a correspondingly larger number of the control units are connectable, for example 8, 9, 10, or even more. The router can be configured as a so-called backbone or also a software router.

Det er også mulig å bygge opp kabelforbindelsen separat fra et antall kraftkabelforbindelser og signalkabelforbindelser. De individuelle kabelforbindelsene kan her f.eks. være konfigurert som en koaksialkabel. It is also possible to build up the cable connection separately from a number of power cable connections and signal cable connections. The individual cable connections can here e.g. be configured as a coaxial cable.

Signalkabel-forbindelsen kan være en fiberkabel for overføring av et stort datavolum; tilsvarende fibere kan her være dannet fra glass eller plast. The signal cable connection can be a fiber cable for the transmission of a large data volume; corresponding fibers can here be formed from glass or plastic.

Hvis de tilsvarende data er overført via en slik fiberkabel, er det fordelaktig hvis et fiberoptisk modem er tilordnet ruteren. Dette modemet omformer de optisk overførte data til tilsvarende elektriske signaler, som deretter kan distribueres av ruteren blant de forskjellige styreenhetene. If the corresponding data is transmitted via such a fiber cable, it is advantageous if a fiber optic modem is assigned to the router. This modem transforms the optically transmitted data into corresponding electrical signals, which can then be distributed by the router among the various control units.

Det er også mulig at kraften ikke direkte tilføres av overvåknings- og tilførselsanordningen, men at f.eks. en spenningsforsynings-anordning benyttes som allerede er tilstede på stedet. Til denne enden kan omformerenheten omfatte en kraftmatende anordning for en slik ytterligere spenningsforsyning. It is also possible that the power is not directly supplied by the monitoring and supply device, but that e.g. a voltage supply device is used which is already present on site. To this end, the converter unit can comprise a power feeding device for such an additional voltage supply.

For å være i stand til å justere kraft eller energien transmittert til de forskjellige styreenhetene på en passende måte, og for å unngå overlast av kraftforsyningen til omformerenheten på den samme tiden, kan nevnte omformer omfatte den kraftkontroller. In order to be able to adjust power or the energy transmitted to the various control units in a suitable way, and to avoid overloading the power supply of the converter unit at the same time, said converter may include the power controller.

Videre, det kan være fordelaktig hvis en EMC, elektromagnetisk kompatibilitetsmodul er tilordnet ruteren, modemet og/eller kraftkontrolleren. En slik modul forhindrer overspenninger eller underspenninger som mulig kan ødelegge den delvis følsomme elektriske anordningen i omformerenheten eller også de påfølgende styreenhetene. Furthermore, it may be beneficial if an EMC, electromagnetic compatibility module is assigned to the router, modem and/or power controller. Such a module prevents overvoltages or undervoltages which could possibly destroy the partly sensitive electrical device in the converter unit or also the subsequent control units.

Videre, er det mulig at den korresponderende fiberkabelen er sammensatt av et flertall enkeltfiberkabler, slik at f.eks. flere enkeltfiberkabler ledes gjennom en tilsvarende data eller signalkabel, slik at det f.eks. er mulig å mate et antall styreenheter som er ti ganger større. Dette angår ved analogi også kraftforsyningen. Furthermore, it is possible that the corresponding fiber cable is composed of a plurality of single fiber cables, so that e.g. several single fiber cables are routed through a corresponding data or signal cable, so that e.g. it is possible to feed a number of control units that is ten times larger. By analogy, this also concerns the power supply.

For å være i stand til å overføre tilsvarende kraft og data/signaler til omformerenheten separat i en slik kabelforbindelse, kan kabelforbindelsen omfatte en kabelomformer med individuelle konnektorer for hver enkeltfiberkabel og hver kraftkabelforbindelse. To be able to transfer corresponding power and data/signals to the converter unit separately in such a cable connection, the cable connection may comprise a cable converter with individual connectors for each individual fiber cable and each power cable connection.

For å kompensere for svikt i én eller flere kabler av slik type på en enkel måte, kan minst noen reserve-enkeltfiberkabler eller også reserve-kraftkabler tilveiebringes i kabelforbindelsen. In order to compensate for the failure of one or more cables of this type in a simple way, at least some spare single fiber cables or also spare power cables can be provided in the cable connection.

Oppfinnelsen vil nå bli forklart i større detalj med referanse til figurene vedføyd i tegningene, av hvilke: The invention will now be explained in greater detail with reference to the figures appended to the drawings, of which:

Fig. 1 er en betraktning av et kraft- og signaldistribusjonssystem i henhold til en første utførelsesform av oppfinnelsen med en omformerenhet og tre styreenheter anordnet den ene etter den andre; Fig. 1 is a view of a power and signal distribution system according to a first embodiment of the invention with a converter unit and three control units arranged one after the other;

Fig. 2 er en betraktning ved analogi med fig.1 med åtte styreenheter anordnet i parallell; Fig. 2 is a view by analogy with Fig. 1 with eight control units arranged in parallel;

Fig. 3 er en betraktning ved analogi med fig.2 med to separate matelinjer som leder til omformerenheten; Fig. 3 is a view by analogy with Fig. 2 with two separate feed lines leading to the converter unit;

Fig. 4 er en betraktning ved analogi med fig.2 med en ytterligere mateanordning for en omformerenhet; Fig. 4 is a view by analogy with Fig. 2 with a further feeding device for a converter unit;

Fig. 5 er en betraktning av en kabelforbindelse med kabelkonnektor; Fig. 5 is a view of a cable connection with a cable connector;

Fig. 6 er en lateral toppbetraktning av kabelkonnektoren; og Fig. 6 is a lateral top view of the cable connector; and

Fig. 7 er et snitt tatt langs linjen VIII-VIII i fig.5. Fig. 7 is a section taken along the line VIII-VIII in Fig.5.

Fig. 1 viser tre styreenheter 3, 4 og 5, anordnet den ene etter den andre i serie, som er forbundet via en kabelforbindelse 17 til hverandre og til en omformerenhet 2. Omformerenheten 2 er anordnet i et område som det er vanskelig å få tilgang til, f.eks. på havbunnen. Den er f.eks. forbundet via en koaksialkabel 12 til en overvåknings- og tilførselsanordning 11 som f.eks. er anordnet på havbunnen sammen med en omformerenhet 2. Avstanden som skal dekkes via kabelforbindelsen 12, kan være opp til flere hundre kilometer. For kraftforsyningen til omformerenheten 2, er det en spenningsforsyning med noen få 1000 V d.c. spenning. Denne d.c. spenningstilførselen transformeres av en spenningsomformer 14 anordnet i omformerenheten 2 til tilførselsspenninger egnet for de korresponderende styreenhetene 3, 4 og 5, f.eks. d.c. spenninger for noen få ordens 100 V, spesielt omkring 300 V. Fig. 1 shows three control units 3, 4 and 5, arranged one after the other in series, which are connected via a cable connection 17 to each other and to a converter unit 2. The converter unit 2 is arranged in an area that is difficult to access to, e.g. on the seabed. It is e.g. connected via a coaxial cable 12 to a monitoring and supply device 11 which e.g. is arranged on the seabed together with a converter unit 2. The distance to be covered via the cable connection 12 can be up to several hundred kilometres. For the power supply of the inverter unit 2, there is a voltage supply of a few 1000 V d.c. voltage. This d.c. the voltage supply is transformed by a voltage converter 14 arranged in the converter unit 2 into supply voltages suitable for the corresponding control units 3, 4 and 5, e.g. d.c. voltages of a few orders of 100 V, especially around 300 V.

På samme tid plukkes de tilsvarende data eller signalene opp i omformerenheten 2 ved hjelp av en tilsvarende dataseparasjons-anordning 13 og transmitteres via kabelen 17 til de nedstrøms styreenhetene 3, 4 og 5. De tilsvarende data eller signaler er selektivt tilordnet til den tilsvarende styreenheten, en databussforbindelse, slik som en feltbuss og spesielt en CAN-buss 16, benyttes for overføring av dataene eller signalene. Som en regel, kan opp til 128 adresser adresseres via dette feltet eller CAN-bussen 16, slik at opp til tre eller fire styreenheter kan adresseres via en omformerenhet i tilfellet av 30 til 40 adresser pr. styreenhet 3, 4 og 5. Avstanden mellom styreenheten 3 og omformerenheten 2 og også avstanden til de ytterligere styreenhetene 4 og 5 avhenger av dataoverføringsraten benyttet ved hjelp av feltet eller CAN-bussen. Ved lave overføringsrater er tilsvarende store linjelengder mulig, mens disse er mindre ved høyere dataoverføringsrater. At the same time, the corresponding data or signals are picked up in the converter unit 2 by means of a corresponding data separation device 13 and transmitted via the cable 17 to the downstream control units 3, 4 and 5. The corresponding data or signals are selectively assigned to the corresponding control unit, a data bus connection, such as a field bus and in particular a CAN bus 16, is used for transmitting the data or signals. As a rule, up to 128 addresses can be addressed via this field or the CAN bus 16, so that up to three or four control units can be addressed via a converter unit in the case of 30 to 40 addresses per control unit 3, 4 and 5. The distance between the control unit 3 and the converter unit 2 and also the distance to the further control units 4 and 5 depends on the data transfer rate used by means of the field or the CAN bus. At low transmission rates, correspondingly large line lengths are possible, while these are smaller at higher data transmission rates.

Det er også mulig å overføre spesifikke data eller signaler til alle styreenheter 3, 4, 5, hvis disse tjener, f.eks., gruppestyringen av nevnte styreenheter. It is also possible to transmit specific data or signals to all control units 3, 4, 5, if these serve, for example, the group management of said control units.

Fig. 2 viser en ytterligere utførelsesform av et kraft- og distribusjonssystem 1 ifølge oppfinnelsen. I dette systemet, er åtte kontrollenheter 3 til 10 forbundet i parallell med en omformerenhet 2. Forbindelsen mellom styreenhetene og omformerenheten er etablert i analogi med fig.1, med en tilsvarende forbindelse tilveiebrakt mellom hver styreenhet 3 til 10 og omformerenheten 2 i form av en kabel 17, spesielt for spenning og signalforsyning. Fig. 2 shows a further embodiment of a power and distribution system 1 according to the invention. In this system, eight control units 3 to 10 are connected in parallel with a converter unit 2. The connection between the control units and the converter unit is established in analogy to fig.1, with a corresponding connection provided between each control unit 3 to 10 and the converter unit 2 in the form of a cable 17, especially for voltage and signal supply.

For å være i stand til å distribuere de tilsvarende signaler og/eller data i utførelsesformen ifølge fig.2, omfatter omformerenheten 2 en såkalt ruter 18. Nevnte ruter danner hovedsakelig en eller annen slags distribusjonsanordning som videreformidler innkommende data eller signaler til spesifikke målnettverk, eller i det foreliggende tilfelle til styreenheter, idet denne prosessen blir kalt ruting. Videre, bygges kabelforbindelsen 12 i fig.2 opp i analogi med fig.1 og verdiene med hensyn til spenning, avstand eller liknende er også lik de som er i fig.1. In order to be able to distribute the corresponding signals and/or data in the embodiment according to fig.2, the converter unit 2 comprises a so-called router 18. Said routers mainly form some kind of distribution device which forwards incoming data or signals to specific target networks, or in the present case to control units, as this process is called routing. Furthermore, the cable connection 12 in fig.2 is constructed in analogy to fig.1 and the values with respect to voltage, distance or the like are also similar to those in fig.1.

Det bør ytterligere bemerkes at slike deler er tilveiebrakt i alle figurene med like henvisningstall og er forklart i mer detalj kun delvis i forbindelse med én figur. It should further be noted that such parts are provided in all figures with the same reference numerals and are explained in more detail only partially in connection with one figure.

Fig. 3 viser en ytterligere utførelsesform av et kraft- og signaldistribusjonssystem 1 ifølge oppfinnelsen. Dette systemet skiller seg fra systemet ifølge fig.2, spesielt i måten hvordan dataene eller signalene videreformidles. I fig.3 er en separat kabelforbindelse 20 tilveiebrakt for signaloverføring, idet nevnte kabelforbindelse 20 sammen med kraftkabelforbindelsen 19 danner den tilsvarende kabelforbindelsen 12 til overvåknings- og forsyningsanordningen 1. Signalkabelforbindelsen 20 er utformet som en fiberkabel 21, se også fig.5. Verdiene for spenning, avstand eller liknende, svarer igjen til de i figurene 1 og 2. Fig. 3 shows a further embodiment of a power and signal distribution system 1 according to the invention. This system differs from the system according to fig.2, especially in the way in which the data or signals are forwarded. In fig.3, a separate cable connection 20 is provided for signal transmission, said cable connection 20 together with the power cable connection 19 forming the corresponding cable connection 12 to the monitoring and supply device 1. The signal cable connection 20 is designed as a fiber cable 21, see also fig.5. The values for voltage, distance or similar again correspond to those in Figures 1 and 2.

I fig.3, er de tilsvarende styreenhetene 3 til 10 ikke vist for forenklingshensyn. Det bør ytterligere bemerkes at tilsvarende fiberkabler 21 kan slettes med kraftkabelforbindelsen 19 for å danne kabelforbindelsen 12, hvor f.eks. ti kraftkabler 19 og et tilsvarende antall på ti signalkabelforbindelser 20 kan tilveiebringes. Antallet styreenheter 3 til 10 som kan mates av en omformerenhet 2 er hovedsakelig kun bestemt ved kapasiteten til omformerenheten, slik at f.eks.8, 9, 10 eller flere styreenheter kan forsynes av kun én omformerenhet 2 med energi/kraft og data/signaler. In Fig.3, the corresponding control units 3 to 10 are not shown for reasons of simplification. It should further be noted that corresponding fiber cables 21 can be deleted with the power cable connection 19 to form the cable connection 12, where e.g. ten power cables 19 and a corresponding number of ten signal cable connections 20 can be provided. The number of control units 3 to 10 that can be fed by a converter unit 2 is mainly only determined by the capacity of the converter unit, so that e.g. 8, 9, 10 or more control units can be supplied by only one converter unit 2 with energy/power and data/signals .

For eksempel, for å utforske et oljefelt med et antall omformerenheter som er så lite som mulig, kan en slik omformerenhet være anordnet tilnærmet i senteret av oljefeltet, idet tilsvarende overvåknings- og forsyningsanordninger 11 mulig kan anordnes flere 100 kilometer bort fra det nevnte stedet. I stjerneformede konfigurasjoner med omformerenheten 2, kan de tilsvarende styreenhetene 3 til 10 da være anordnet i forhold til omformerenheten og distribueres over oljefeltet for utforskning av hovedsakelig hele oljefeltet. For example, in order to explore an oil field with a number of converter units that is as small as possible, such a converter unit can be arranged approximately in the center of the oil field, as corresponding monitoring and supply devices 11 can possibly be arranged several 100 kilometers away from the said location. In star-shaped configurations with the converter unit 2, the corresponding control units 3 to 10 can then be arranged in relation to the converter unit and distributed over the oil field for exploration of essentially the entire oil field.

I de tidligere beskrevne utførelsesformene har kraftforsyningen også blitt utført via kabelforbindelse 12. In the previously described embodiments, the power supply has also been carried out via cable connection 12.

I utførelsesformen ifølge fig.4, er kun data/signaloverføringen essensielt utført fra siden av overvåknings- og forsyningsanordningen 11 (se fiberkabel 21) hvorved en separat spenningsforsynings-anordning 24 er benyttet for spenningsforsyning. Denne separate spenningsforsynings-anordningen 24 kan allerede være benyttet på stedet f.eks. for å mate andre anordninger slik som pumper eller liknende. Hvis denne separate spenningsforsyningsanordningen 24 er adekvat utformet for forsyningen av de tilsvarende komponentene, kan den også benyttes for den ytterligere forsyning av omformerenheten 2. De gjenværende forbindelsene mellom omformerenheten 2 og styreenhetene 3 til 10 er igjen ved analogi spesielt med figurer 2 og 3. Det bør her også bemerkes at det også er mulig å erstatte en av styrenhetene 3 til 10 ifølge fig.2, eller også et flertall slike styreenheter, av en gruppe styreenheter som er anordnet den ene etter den andre i henhold til fig.1. In the embodiment according to Fig. 4, only the data/signal transmission is essentially carried out from the side of the monitoring and supply device 11 (see fiber cable 21), whereby a separate voltage supply device 24 is used for voltage supply. This separate voltage supply device 24 can already be used on site, e.g. to feed other devices such as pumps or similar. If this separate voltage supply device 24 is adequately designed for the supply of the corresponding components, it can also be used for the additional supply of the converter unit 2. The remaining connections between the converter unit 2 and the control units 3 to 10 are left by analogy especially with figures 2 and 3. It it should also be noted here that it is also possible to replace one of the control units 3 to 10 according to fig.2, or a plurality of such control units, by a group of control units which are arranged one after the other according to fig.1.

I utførelsesformen, vist i fig.4, må det gjøres oppmerksom på at på grunn av utformingen av den tilsvarende separate spenningsforsynings-anordningen 24 og forsyningen av andre komponenter, f.eks. i oljefeltet, kan ytterligere sikkerhetsforanstaltninger bli nødt til å bli utført for kraft og signaldistribusjons-systemet 1 i henhold til oppfinnelsen. Disse sikkerhetsforanstaltninger refereres til f.eks. arrangementet av en kraftkontroller 31 i eller på omformerenheten 2. Denne kraftkontrolleren overvåker spenningen transmittert til omformerenheten 2 via kraftmatingen 23 fra den separate spenningsforsynings-anordningen 24 og styrer spenningen til å anta verdier som behøves av omformerenheten 2. In the embodiment, shown in Fig.4, it must be noted that due to the design of the corresponding separate voltage supply device 24 and the supply of other components, e.g. in the oil field, additional safety measures may have to be carried out for the power and signal distribution system 1 according to the invention. These safety measures are referred to e.g. the arrangement of a power controller 31 in or on the converter unit 2. This power controller monitors the voltage transmitted to the converter unit 2 via the power supply 23 from the separate voltage supply device 24 and controls the voltage to assume values needed by the converter unit 2.

Videre, for å forhindre mulig ødeleggelse ved underspenninger eller overspenninger, kan en EMC-modul 26 ytterligere være tilordnet til omformerenheten 2. En slik modul tjener her til å undertrykke kraftinduserte feil. Furthermore, in order to prevent possible destruction by undervoltages or overvoltages, an EMC module 26 can further be assigned to the converter unit 2. Such a module serves here to suppress power-induced errors.

I utførelsesformen vist i fig.3 og 4, må det videre gjøres oppmerksom på at bortsett fra en ruter 18, omfatter omformerenheten 2 et fiberoptisk modem 22. Nevnte modem tjener til å omforme dataene eller signalene transmittert via den tilsvarende fiberkabelen 21 til elektriske data eller signaler og å overføre dem (se også observasjonen med hensyn til fig.1) via en kabel og en tilsvarende feltbuss til de tilkoplede styreenhetene 3 til 10. In the embodiment shown in Fig.3 and 4, it must also be noted that apart from a router 18, the converter unit 2 comprises a fiber optic modem 22. Said modem serves to convert the data or signals transmitted via the corresponding fiber cable 21 into electrical data or signals and to transmit them (see also the observation with regard to fig.1) via a cable and a corresponding fieldbus to the connected control units 3 to 10.

Fig. 5 er en forstørret betraktning av en tilsvarende kabelforbindelse 12 med en fiberkabel 21 som en signalkabelforbindelse 20. En tilsvarende kabelkonnektor 28 er anordnet i enden av kabelforbindelsen 12 tilordnet til omformerenheten 2. De forskjellige fiberkablene 21 og derfor også kraftkabelforbindelsene 19 er tilkoplingsbare ved nevnte konnektor også under havnivå til en tilsvarende plugg til omformerenheten 2. Fig. 5 is an enlarged view of a corresponding cable connection 12 with a fiber cable 21 as a signal cable connection 20. A corresponding cable connector 28 is arranged at the end of the cable connection 12 assigned to the converter unit 2. The various fiber cables 21 and therefore also the power cable connections 19 can be connected by said connector also below sea level to a corresponding plug for the converter unit 2.

En tilsvarende betraktning, sett fra siden av kabelkonnektoren 28 fra den høyre siden av fig.5, er vist i fig.6. For å være mer spesifikk, kan det ses i nevnte figur ti kraftkabelforbindelser 19 og derfor ti signalkabelforbindelser 20 i form av fiberkabler 21 og de henholdsvis tilknyttede konnektorene. Disse er forbundet med en tilsvarende matekonnektor til omformerenheten 2. A corresponding view, seen from the side of the cable connector 28 from the right side of fig.5, is shown in fig.6. To be more specific, ten power cable connections 19 and therefore ten signal cable connections 20 in the form of fiber cables 21 and the respective associated connectors can be seen in said figure. These are connected with a corresponding feed connector to the converter unit 2.

Fig. 7 viser et snitt tatt langs linjen VII-VII i fig.5. Som det kan ses, er det tilveiebrakt et total av tolv kraftkabel/signalkabel-forbindelser 19, 20, idet nevnte struktur også på samme måte er anvendbar på en fiberkabel 21, se figurer 3 og 4, på den betingelse at ifølge fig.4, ingen spenningsforsyning finner sted gjennom den tilsvarende kabelforbindelsen 12. Fig. 7 shows a section taken along the line VII-VII in Fig.5. As can be seen, a total of twelve power cable/signal cable connections 19, 20 have been provided, as said structure is also applicable in the same way to a fiber cable 21, see figures 3 and 4, on the condition that according to fig. 4, no voltage supply takes place through the corresponding cable connection 12.

Ifølge fig.7, finner imidlertid en spennings- og signaloverføring sted gjennom hver av de individuelle kablene som er vist i tverrsnittsbetraktningen fordi de tilsvarende kraftkabelforbindelsene 19 og signalkabelforbindelsene 20 er kombinert til å danne nevnte individuelle kabler. Ti av nevnte individuelle kabler benyttes også for tilsvarende styreenheter 3 til 10 mens to av nevnte individuelle kabler er konfigurert som erstatningslinjer 29. I fravær av en hvilken som helst spenningsforsyning, se fig.4, omfatter de tilsvarende individuelle kabler kun signalkabelforbindelser i form av fiberkabler 21. According to Fig. 7, however, a voltage and signal transmission takes place through each of the individual cables shown in the cross-sectional view because the corresponding power cable connections 19 and signal cable connections 20 are combined to form said individual cables. Ten of said individual cables are also used for corresponding control units 3 to 10, while two of said individual cables are configured as replacement lines 29. In the absence of any voltage supply, see fig.4, the corresponding individual cables only comprise signal cable connections in the form of fiber cables 21.

Endene til de individuelle kablene ifølge fig.7 er deretter separert med hensyn til spenningsforsyning og signaler (se fig.6) slik at ti individuelle konnektorer/tilkoplingsanordninger for signaler og ti individuelle konnektorer for spenning er tilstede. The ends of the individual cables according to fig.7 are then separated with regard to voltage supply and signals (see fig.6) so that ten individual connectors/connection devices for signals and ten individual connectors for voltage are present.

Fig. 7 viser en slik individuell kabel 27 i en forstørret skala, omfattende ni fibere 30 og er utformet som en koaksialkabel som samtidig tjener overføringen av den tilsvarende spenningen. Fig. 7 shows such an individual cable 27 on an enlarged scale, comprising nine fibers 30 and designed as a coaxial cable which simultaneously serves the transmission of the corresponding voltage.

På denne måte er det da mulig ifølge oppfinnelsen å mate flere produksjonsapparater eller ventiltrær ved å foreta minimale anstrengelser da kun én omformerenhet 2 og en tilsvarende styreenhet 3 til 10 er anordnet til hvert produksjonsapparat som en regel. Spesielt sparingsaspektet med hensyn til kabelforbindelser som ikke lenger er nødvendige er viktige ifølge oppfinnelsen, og det er spesielt mulig å styre og regulere hver av ventiltrærne i sanntid på stedet, og sikkerhetsovervåkning kan realiseres gjennom utvekslingen av tilsvarende data. Dette oppnås også med et minimalt antall enheter; se f.eks. en omformerenhet 2 koplet til åtte styreenheter. De tilsvarende styreenhetene tjener på stedet i produksjonsapparatet til distribusjon av kraft og de tilsvarende styredata eller signaler. In this way, it is then possible according to the invention to feed several production devices or valve trees by making minimal efforts as only one converter unit 2 and a corresponding control unit 3 to 10 are arranged for each production device as a rule. Especially the saving aspect with regard to cable connections that are no longer necessary are important according to the invention, and it is especially possible to control and regulate each of the valve trees in real time on site, and safety monitoring can be realized through the exchange of corresponding data. This is also achieved with a minimal number of units; see e.g. a converter unit 2 connected to eight control units. The corresponding control units serve on-site in the production apparatus to distribute power and the corresponding control data or signals.

Mens oppfinnelsen kan være mottakelig for forskjellige modifikasjoner og alternative utforminger, har spesifikke utførelsesformer blitt vist kun som eksempel i tegningene og har blitt beskrevet i detalj heri. Imidlertid bør det forstås at oppfinnelsen ikke er tenkt å bli begrenset til de spesielle utførelsesformene som er fremlagt. Oppfinnelsen skal dekke alle modifikasjoner, ekvivalenter og alternativer som faller innenfor ånden og omfanget til oppfinnelsen som definert ved de følgende tilføyde patentkravene. While the invention may be susceptible to various modifications and alternative designs, specific embodiments have been shown by way of example only in the drawings and have been described in detail herein. However, it should be understood that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments presented. The invention shall cover all modifications, equivalents and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the following appended claims.

Claims

PATENT CLAIMS

1. Power and signal distribution system (1) comprising a plurality of converters and control units (2, 3) which are specially arranged in areas which are difficult to access, e.g. on the seabed, at least one control unit (3 to 10) is connected to at least one converter unit (2) and said converter unit (2) is connected to a remote monitoring and supply device (11) via at least one cable connection (12), each control unit ( 3 to 10) has assigned to it on site at least one valve tree for crude oil or natural gas with corresponding devices, such as sluice valves, reducing valves, actuators, etc.,

characterized in that a plurality of control units (3 to 10) are connected to a converter unit (2), each to transmit power and signals or data, which converter unit (2) comprises at least one data separation device (13) configured to separate the received data from the power supplied to the respective control units and a voltage converter (14), configured to transform a voltage from the received power at the same time as data is separated, where transformed voltage from the voltage converter (14) is transmitted together with data/signals from the converter unit (2 ) to each control unit (3 to 10).

2. Power and signal distribution system according to claim 1,

characterized in that the control units (3, 4, 5) are arranged one after the other in relation to the converter unit (2) for power supply and are connected via a data bus connection (15) for communication; preferably where the power supply and the data bus connection (15) are integrated into a cable; and/or where the data bus connection (15) is a fieldbus (16), in particular a Can bus.

3. Power and signal distribution system according to any one of the preceding claims,

characterized in that the control units (3 to 10) are addressable, especially individually, via the data bus connection (15).

4. Power and signal distribution system according to any one of the preceding claims,

characterized in that a voltage conversion of up to 10 kV to approximately 300 V takes place with the voltage converter (14).

5. Power and signal distribution system according to any one of the preceding claims,

characterized by the distance between the units (2 to 10) reaching five or more kilometres, when the amount of data transfer is a few k-bits.

6. Power and signal distribution system according to any one of the preceding claims,

characterized in that the units (2 to 10) are redundantly arranged in at least two groups.

7. Power and signal distribution system according to any one of the preceding claims,

characterized in that the cable connection (12) between the monitoring and supply device (11) and each converter unit (2) is a coaxial cable.

8. Power and signal distribution system according to any one of the preceding claims,

characterized in that a plurality of control units (3 to 10) are connected in parallel with a converter unit (2).

9. Power and signal distribution system according to any one of the preceding claims,

characterized in that the converter unit (2) comprises a router (18) for distributing the data/signals to the respective control units (3 to 10).

10. Power and signal distribution system according to claim 9,

characterized in that a fiber optic modem (22) is assigned to the router (18).

11. Power and signal distribution system according to any one of the preceding claims,

characterized in that the cable connection (12) comprises a plurality of power cable connections (19) and signal cable connections (20).

12. Power and signal distribution system according to claim 10,

characterized in that the signal cable connection (20) is a fiber cable (21); preferably where the fiber cable (21) comprises a plurality of single fiber cables (27).

13. Power and signal distribution system according to any one of the preceding claims,

characterized in that the converter unit (2) comprises a power feeding device (23) for additional voltage supply (24), and/or the converter unit (2) comprises a power controller (25); preferably that an EMC module (26) is assigned to router (18), modem (22) and/or power controller (25).

14. Power and signal distribution system according to any one of the preceding claims,

characterized in that the cable connection (12) comprises a cable connector (28) with separate individual connectors for each individual fiber cable and each power cable connection.

15. Power and signal distribution system according to any one of the preceding claims,

c h a r a c t e r i s t h a t at least one spare single fiber cable is provided in the cable connection (12).